2005-01-31 Hävarmen Kurs: WT0010 Peter Kock Handledare: Jan Sandberg
Sammanfattning Om man slår upp ordet hävarm i ett lexikon så kan man läsa att hävarm är avståndet mellan kraften och vridningspunkten. Vem som först använde sig av en hävarm är naturligtvis osäkert men principen för hur en hävarm fungerar brukar i alla fall tillskrivas den berömde uppfinnaren Leonardo Da Vinci. Han började använda hävarmen i sina uppfinningar och konstruktioner och gjorde därmed principen känd för den stora allmänheten. Med hjälp av en hävarm så kan du bland annat lyfta tunga föremål som du annars inte skulle kunna göra. Några exempel på hur hävarmen används i vardagen är skiftnyckel, sax och pincett.
Förord Tack till Anita Wetro som var vår guide under besöket vid Faktoriet i Eskilstuna. Tack också till personalen som ställde upp och visade experimentavdelningen Faktotum under vårt besök.
Innehållsförteckning Inledning...2 Bakgrund...2 Syfte och mål...2 Frågeformulering...2 Avgränsning...2 Metod...2 Hävarmen...3 Ursprung...3 Hävarmen i vardagen...3 Hävarmens princip...3 Resultat...4 Diskussion...4
Inledning Bakgrund Jag läser en fristående kurs i teknik för lärare och ska här öva på att skriva en teknisk rapport. För att få idéer till rapporten så besökte vi museet Faktoriet i Eskilstuna som även har en avdelning som kallas för Faktotum där man själv får prova på att undersöka en del fysikaliska lagar. Syfte och mål Eftersom det är den första rapporten vi skriver i den här kursen så är huvudsyftet med denna rapport att träna på rapportskrivning. Syftet med besöket på Faktoriet var att studera en speciell sak eller uppfinning och sedan fördjupa sig inom detta ämne. Eftersom jag enbart läser den här kursen som en fristående kurs och senare tänker inrikta mig på matematik och fysik så valde jag att titta lite närmare på fenomenet hävarm och dess principer. Frågeformulering Vilka olika typer av hävarm finns det, hur används den i praktiken och hur fungerar själva principen för hävarm? Avgränsning Hur man använder hävarmen i praktiken och hur man räknar ut storlek på kraft och längd på hävarmen. Metod Idén till att skriva om fenomenet hävarmen fick jag under ett studiebesök på museet Faktoriet i Eskilstuna. Min bakgrund som elev på tekniskt gymnasium var till mycket stor hjälp i mitt skrivande och där hämtade jag mest information. Viss efterforskning gjorde jag också på Internet men mest för att hitta bra illustrationer till min text. 2
Hävarmen Om man slår upp ordet hävarm i ett lexikon så kan man läsa att hävarm är avståndet mellan kraften och vridningspunkten. Ursprung Vem som först använde sig av en hävarm är naturligtvis osäkert men principen för hur en hävarm fungerar brukar i alla fall tillskrivas den berömde uppfinnaren Leonardo Da Vinci. Han började använda hävarmen i sina uppfinningar och konstruktioner och gjorde därmed principen känd för den stora allmänheten. Leonardo Da Vinci (1452-1519) Hävarmen i vardagen De flesta av oss använder sig faktiskt av en hävarm varje dag utan att vi tänker på det. Tänk bara på när du ska öppna en dörr med ett handtag där själva handtaget ju faktiskt är en hävarm. Med hjälp av principen för hävarmen så kan du till exempel lyfta tunga föremål som du annars inte skulle kunna göra. Det är alltså bra att känna till hävarmens principer när du ska utföra tunga lyft. Med rätt teknik kan du korta av din egen hävarm och därmed minska belastningen på din kropp, se fig.1. Fig.1 Minska belastningen genom mindre börda och kortare hävarm! Hävarmens princip Definitionen på hävarm var alltså avståndet mellan kraften och vridningspunkten. På en balansvåg ligger vridningspunkten på mitten vilket innebär att om det ligger lika mycket vikt i skålarna så väger det jämt. Om hävarmarna däremot är olika långa så kommer jämvikten att upphöra (se fig.2 och fig.3). 3
Fig.2 10 kg 10 kg Fig.3 10 kg 10 kg För att det ska bli jämvikt enligt förhållandet i figur 2 så måste vikten på den korta hävarmen vara större än vikten på den andra sidan. När en vikt läggs på det sätt som exempelvis visas i fig.3 så påverkas armens läge av en kraft som gör att den vill vrida sig runt sin tyngdpunkt, detta kallas för vridmoment. Vridmomentet (M) räknar man ut genom att man multiplicerar storleken på den påverkande kraften (F) med sträckan (r) mellan kraften och vridningspunkten (tyngdpunkten). För att jämvikt ska råda måste alltså de båda vridmomenten vara lika stora. M? F? r F 1 F 2 För att jämvikt ska uppstå måste summan av vridmomenten vara lika stora på båda sidor om vridningspunkten. Vilket ger följande formel. F? r? F? 1 1 2 r2 r 1 r 2 Resultat Hävarm definieras som avståndet mellan kraften och vridningspunkten. Principen för hävarm används ofta i vardagen. Några sådana exempel är skiftnyckeln, sax, pincett och dörrhandtag. Med hjälp av en hävarm så kan du lyfta tunga föremål som du annars inte skulle kunna göra. Diskussion Eftersom det var första gången som jag skrev en rapport i den här kursen så var jag lie ovan med hur rapporten skulle struktureras. Det var många olika rubriker som skulle finnas med som jag inte alls tänkte på från början. Det var första gången som jag besökte Faktoriet i Eskilstuna men om jag kommer att arbeta som lärare inom Eskilstunas närområde så kommer jag säkerligen att återkomma hit med min klass. Att utreda själva hävarmens princip handlade för mig mer om att minnas vad jag lärt mig tidigare under mina gymnasiala studier än att forska efter information och fakta i ämnet. 4